Fot. IIMCB/Twitter

Praca ta wyjaśnia mechanizm regulacji aktywności ważnego enzymu uczestniczącego w głównej sieci proteolitycznej komórki – systemie ubikwityna-proteasom. Szlak ten jest odpowiedzialny za degradację uszkodzonych lub niepożądanych białek i odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu komórki. Naukowcy z grupy dr. hab. Wojciecha Pokrzywy skupili się na enzymie ligazy ubikwityny CHIP – komórkowym czynniku kontroli jakości odpowiedzialnym za regulację i degradację wielu celów białkowych, w tym tych, które są zaangażowane w patogenezę chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona i Alzheimera, a także nowotworów. Dlatego zrozumienie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw selektywności substratowej enzymu CHIP i jego funkcjonowania w ramach systemu ubikwityna-proteasom jest niezwykle istotne z punktu widzenia procesów odpowiedzialnych za utrzymanie homeostazy komórkowej, a co za tym idzie – ujawnia, w jaki sposób mogą one ulegać zaburzeniom prowadzącym do chorób.

W niniejszym artykule dr hab. Wojciech Pokrzywa i jego grupa wykorzystali nicienia Caenorhabditis elegans jako organizm modelowy do badań nad CHN-1 – analogiem ludzkiego enzymu CHIP. Wcześniej wykazano, że CHN-1 może współpracować z UFD-2 (innym enzymem z grupy ligaz ubikwityny) w celu zwiększenia ubikwitylacji substratów CHN-1. We wspomnianym procesie białko ubikwityny jest przyłączane do białka docelowego, działając jako sygnał jego degradacji komórkowej. Przyczyny wysokiej procesywności układu CHN-1/UFD-2 pozostawały jednak niejasne. W artykule wykazano, że związanie UFD-2 promuje współpracę między CHN-1 a enzymami sprzęgającymi ubikwitynę poprzez stabilizację CHN-1, co w konsekwencji zwiększa jego aktywność. Inne białko – chaperon HSP70/HSP-1 – konkuruje natomiast z UFD-2 o wiązanie CHN-1, promując w ten sposób inaktywację CHN-1. Uzyskane wyniki pozwalają na zrozumienie potencjalnego procesu regulatorowego umożliwiającego włączanie i wyłączanie aktywności CHN-1 w celu utrzymania homeostazy komórkowej. Co istotne, badacze zidentyfikowali również szereg nowych potencjalnych substratów CHN-1, w tym S-adenozylohomocysteinazę (AHCY-1) – kluczowy enzym zaangażowany w metylację (proces odpowiedzialny za określanie, czy poszczególne instrukcje DNA zostaną wykonane), regulację białek i lipidów oraz kontrolę sygnałów w układzie nerwowym.

Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie